KR20100102650A - 부력 액츄에이터 - Google Patents

부력 액츄에이터 Download PDF

Info

Publication number
KR20100102650A
KR20100102650A KR1020107015242A KR20107015242A KR20100102650A KR 20100102650 A KR20100102650 A KR 20100102650A KR 1020107015242 A KR1020107015242 A KR 1020107015242A KR 20107015242 A KR20107015242 A KR 20107015242A KR 20100102650 A KR20100102650 A KR 20100102650A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
buoyancy
opening
water
actuator
actuators
Prior art date
Application number
KR1020107015242A
Other languages
English (en)
Inventor
알란 로버트 번즈
페트루 팅크
매트 키즈
Original Assignee
카네기 웨이브 에너지 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2007906886A external-priority patent/AU2007906886A0/en
Application filed by 카네기 웨이브 에너지 리미티드 filed Critical 카네기 웨이브 에너지 리미티드
Publication of KR20100102650A publication Critical patent/KR20100102650A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1845Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem
    • F03B13/187Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom slides relative to the rem and the wom directly actuates the piston of a pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00Application
    • F05B2220/70Application in combination with
    • F05B2220/706Application in combination with an electrical generator
    • F05B2220/707Application in combination with an electrical generator of the linear type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/20Geometry three-dimensional
    • F05B2250/24Geometry three-dimensional ellipsoidal
    • F05B2250/241Geometry three-dimensional ellipsoidal spherical
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

물 바디 내에서 파동에 반응하여 파동을 장치에 작동가능하게 결합하는 부력 액츄에이터가 제공된다.
상기 부력 액츄에이터는 외곽 표면을 규정하는 일반적으로 구형의 몸체 및 물 바디로부터의 물을 받도록 조정되는 중공형 내부를 포함한다. 상기 외곽 표면은 모자이크 방식으로 배열되는 다수의 판재를 포함한다. 36개의 판재들이 배치되고, 그 중 12개는 5각형의 판재들을 포함하고 그리고 24개는 6각형 판재들을 포함한다.
상기 몸체는 중공형 내부와 주위의 물 바디 사이에서 유체 흐름을 위한 다수의 개구를 포함한다. 플랩으로 구성되는 닫힘부는 이를 통하는 유체 흐름을 막거나 또는 적어도 방해하도록 각각의 개구를 위해 제공되고, 상기 닫힘부는 중공의 내부와 주위의 물 바디 사이에 부가된 소정의 유체 압력 편차에 반응하여 이를 통해 유체 흐름이 가능하도록 상기 개구로부터 이격되게 움직이도록 조정된다.

Description

부력 액츄에이터{Buoyant actuator}
본 발명은 파동에 응답하는 부력 액츄에이터에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 파동에 반응하여 작동가능한 장치에 파동을 결합하기 위한 부력 액츄에이터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 파동 에너지 변환 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 단독으로 필수적인 것은 아니지만, 특히 파동 에너지를 이용하고 또한 유체 펌프 또는 리니어 전기 발전기와 같은 에너지 변환 장치의 구동을 위한 상기의 이용된 에너지를 선형 운동으로 변환하는 부력 액츄에이터로서 고안되었다. 이러한 배열에서, 상기 부력 액츄에이터는 상기 에너지 변환 장치에 작동 가능하게 연결될 수 있고, 상기 액츄에이터는 물 바디(body of water) 내부에서 부력으로 떠있지만, 전형적으로 수면 아래이다. 상기 부력 액츄에이터는 사실상 물 바디 내부에서의 파동에 반응하여 움직이는 잠수 부유체이다.
배경기술에 대한 다음의 논의는 단지 본 발명의 이해를 촉진하고자 하는 것이다. 상기 논의는 언급되는 기술 중의 일부가 본 출원의 우선일에서 보편적인 일반지식의 일부이거나 또는 일부였다는 것을 승인하거나 인정하는 것은 아니다.
파동을 상기 파동에 반응하여 작동가능한 장치에 결합하는 것을 알려져 있으며, 그 중 하나의 예는 파동을 왕복운동하는 펌프 작동으로 전달하는 부유체의 사용이다. 전형적으로, 이러한 부유체들은 고체 구조물이고, 폼(foam)과 같은 부력 물질을 포함한다.
상기의 부유체들은 부력을 제공하는데 있어서는 효과적이지만, 무거울 수 있다.
거친 해상, 전형적으로 (폭풍 조건과 같은) 기상 악조건에 노출되는 경우에, 부유체들은 극한의 힘을 받을 수 있다. 공지된 부유체들은 이러한 조건에 노출되는 경우에 손상되거나 침몰하기 쉬울 수 있다. 더불어, 부유체가 연결된 밧줄들은 이러한 환경에서 손상되거나 파괴될 수 있다.
한편, 이러한 부유체들은 일반적으로 얕은 수위 조건에 존재하는 수평 파동을 막기에 적합하진 않다.
이러한 배경기술, 및 이와 관련된 문제점들과 어려운 점들을 극복하고자 본 발명이 개발되었다. 따라서, 본 발명의 목적은, 종래에 공지된 부유체들의 문제점들 또는 어려움들 중 적어도 어느 하나를 다루거나 또는 적어도 대안으로서 유용한 선택을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1관점에 따라 다수의 판재들을 포함하는 외곽 표면을 규정하는 몸체를 포함하는 부력 액츄에이터가 제공된다.
바람직하게, 상기 판재들은 모자이크 방식으로 배치된다.
바람직하게, 상기 몸체는 일반적으로 구형이다.
바람직하게, 상기 판재들은 36개이며, 그 중 12개는 일반적으로 5각형의 판재들을 포함하고, 그리고 24개는 일반적으로 6각형 판재들을 포함한다.
바람직하게, 상기 몸체는 대체적으로 중공 형상이나 내부지지구조체를 포함한다.
바람직하게, 상기 내부지지구조체는 다수의 지지대를 포함하며, 상기 지지대는 각각 상기 판재들 중 어느 하나를 지지하는 외측끝단을 갖는다.
상기 몸체는 12개의 5각형 판재를 구비한 36개의 판재를 포함하며, 바람직하게 하나가 상기 각각의 5각형 판재를 지지하는 12개의 지지대가 있다.
바람직하게, 상기 내부구조체는 중심 코어를 포함하고, 그리고 상기 지지대는 상기 중심 코어로부터 반경방향으로 연장된다.
바람직하게, 상기 각각의 지지대는 그 반경방향의 외측끝단에서 상기 각각의 판재를 규정하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 판재는 상기 지지대의 끝단에서 인접한 판재들과 서로 연결되어, 상기 몸체의 일체화를 제공한다.
바람직하게, 상기 내부구조체는 부력 구조체이고, 상기 부력은 적어도 상기 지지대 및/또는 상기 중심 코어의 제조에서 폼(foam)과 같은 부력 물질을 채택함으로써 제공된다.
바람직하게, 상기 부력 액츄에이터는 내부를 개방하기 위한 수단을 더 포함하여, 상기 부력 액츄에이터가 (폭풍우 환경과 같은) 기상 악조건에서 거친 해상에 노출됨에 반응하여 이를 통해 물이 흐르도록 한다. 이는 상기의 거친 해상에 노출되는 경우에 부력 액츄에이터의 일체화를 유지하기 위한 목적이 된다.
이는 상기 부력 액츄에이터에 부가된 기상 악조건에 반응하여 상기 외곽 표면에 개구를 형성함에 의해서 얻어질 수 있다. 이점과 관련하여, 다수의 판재들이 힌지형의 플랩들(hinged flaps)로 구성되고, 상기 각각의 플랩들은 폐쇄 조건과 개방 조건 사이에서 피봇 운동하며, 상기 폐쇄 조건에서 상기 플랩은 상기 판재의 평면에 위치하고 정상적으로 차지되며, 상기 개방 조건에서 상기 플랩이 상기 외곽 표면에 개구를 형성하도록 바깥 방향으로 회전한다. 편리하게, 상기 각각의 판재는 상기 폐쇄 조건과 상기 개방 조건 사이에서의 피봇 운동을 위해 서로 힌지 결합된 한 쌍의 플랩을 포함한다.
상기 각각의 플랩은 상기 폐쇄 조건을 향하도록 바이어스될 수 있다. 이는 플랩을 위한 힌지에 스프링을 내장하는 것과 같은 스프링 메카니즘을 사용함에 의해 얻어질 수 있다.
바람직하게, 릴리싱 가능 커플링은 상기 폐쇄 조건에서 각각의 플랩을 릴리싱 가능하게 유지하기 위해 제공된다. 바람직하게, 상기 릴리싱 가능 커플링은 기상 악조건에 반응하여 상기 플랩을 릴리싱하여 상기 폐쇄 조건으로부터 상기 개방 조건으로 작동하도록 조정됨으로써 상기 개구를 형성한다.
바람직하게, 상기 릴리싱 가능 커플링은 자기 커플링을 포함한다. 상기 자기 커플링은 상기 폐쇄 조건에서 플랩을 유지하기 위해 자기 인력을 이용할 수 있다. 상기 자기 커플링은 복수의 자성체를 포함하고, 상기 자성체는 상기 각 플랩의 자유 모서리를 따른 위치 및/또는 인접한 판재의 상응하는 모서리를 따른 상응하는 위치에 제공된다. 이러한 방식으로 상기 판재에 대한 힘이 자기 인력을 극복할 정도로 충분할 때까지 플랩은 각각의 판재를 규정하는 폐쇄 조건에 있게 되고, 따라서, 플랩을 릴리싱하고 상기 폐쇄 조건으로부터 외측으로 회전하도록 하여 개구를 형성하게 한다.
상기 몸체는 24개의 6각형 판재를 구비한 36개의 판재를 포함하는 경우, 상기 6각형 판재 중 적어도 일부는 2개의 세미 육각형 플랩(semi hexagonal flaps)으로 구성된다. 바람직하게, 상기 각각의 6각형 판재는 2개의 세미 육각형 플랩을 포함한다.
플랩으로 구성되는 판재의 개수는 부력 액츄에이터의 특별한 적용에 의존하게 된다. 부력 액츄에이터가 파동에 반응하여 (단일 펌프와 같은) 단일 장치에 작동가능하게 연결된다면, (몸체의 상하부에서 판재들과 같은) 2개의 판재만이 플랩으로 구성될 것이다. 만약, 부력 액츄에이터가 파동에 반응하여 (이격되어 떨어진 어레이 상에 배치된 펌프들과 같은) 다수의 장치에 작동가능하게 연결된다면, 2개 이상의 판재, 그리고 적어도 대부분의 판재가 플랩으로 구성될 수 있는 가능성이 크게 될 것이다.
부력 액츄에이터는 기능하기 위해서 완전히 방수되어질 필요가 없다. 실제로 정상 작동에서 부력 액츄에이터는 물로 채워지고 이러한 가두어진 물은 모자이크 방식으로 배열된 판재들과 상기 몸체에 채택된 어떤 플랩에 미미한 흐름이 있는 경우에도 연속된 일체물로서 부력 액츄에이터와 함께 움직인다.
부력 액츄에이터는 전형적으로 플랩의 고장에 대한 내고장성이다. 만약 어느 하나의 플랩이 정상 작동에서 개방하는데 실패하는 경우에는 여전히 물의 진입을 위해 형성된 유동 관로가 없을 것이고, 그리고 다음에 부력 액츄에이터(19)의 중공 내부를 그 작동에 악영향을 줄 정도로 남겨줄 것이다. 부력 액츄에이터의 작동에 악영향을 미칠 수 있는 유동이 있을 수 있으므로, 전형적으로 적어도 2개의 플랩이 개방될 필요가 있고, 그리고 두개의 플랩이 개방에 실패할 가능성은 하나의 플랩만이 실패할 가능성보다 상당히 더 작게 된다.
본 발명의 제2관점에 따라, 외곽 표면 및 중공형 내부를 규정하는 몸체, 및 부력 액츄에이터가 (폭풍우 조건과 같은) 기상 악조건에서 거친 해상에 노출됨에 반응하여 이를 통해 물이 유동하게 하여 상기 내부를 개방하는 수단을 포함하는 부력 액츄에이터가 제공된다.
본 발명의 제3관점에 따라 물 바디 잠수용 부력 액츄에이터가 제공된다. 상기 부력 액츄에이터는 상기 물 바디로부터 물을 받도록 조정된 외곽 표면 및 중공형 내부를 규정하는 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상기 중공형 내부와 상기 주위의 물 바디 사이에서 유체 흐름을 위한 다수의 개구, 및 이를 통해 유체 흐름을 막거나 또는 적어도 방해하도록 각각의 개구를 위한 닫힘부(closure)를 포함하며, 상기 닫힘부는, 상기 중공형 내부와 상기 주위의 물 바디 사이에 부가되는 소정의 유체 압력 편차에 반응하여 상기 개구를 통한 유체 흐름이 가능하도록 상기 개구로부터 이격되게 움직이도록 조정된다.
본 발명의 제4관점에 따라, 물 바디 잠수용 부력 액츄에이터가 제공된다. 상기 부력 액츄에이터는 상기 주위의 물 바디로부터 소정량의 물을 받도록 조정되는중공형 내부를 규정하는 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상기 중공형 내부와 상기 물 바디 사이에서 물이 흐를 수 있는 개구, 및 상기의 중공형 내부를 통한 흐름을 조절하는 유량 조절 수단을 포함하며, 상기 유량 조절 수단은 상기 몸체를 통하는 유체 흐름을 막거나 또는 적어도 지체시키는 제1조건 및 상기 중공형 내부를 통한 유체 흐름을 가능하게 하는 제2조건을 가진다.
상기 몸체는 외곽 표면을 규정하고, 상기 개구는 상기 외곽 표면에 제공될 수 있다.
상기 유량 조절 수단은 이를 통하는 유체 흐름을 막거나 또는 적어도 방해하는 각각의 개구를 위한 닫힘부를 포함하고, 상기 닫힘부는 이를 통한 유체 유동이 가능하도록 상기 개구로부터 이격되게 움직이도록 조정된다.
각각의 닫힘부는 폐쇄조건과 개방조건 사이에서 운동가능한 플랩으로 구성되며, 상기 폐쇄 조건에서 상기 플랩은 상기 외곽 표면의 평면에 위치하고, 상기 개방 조건에서 상기 플랩은 상기 외곽 표면에 상기 개구를 형성하도록 바깥 방향으로 회전한다.
본 발명의 제5관점에 따라, 물 바디 잠수용 부력 액츄에이터가 제공된다. 상기 부력 액츄에이터는 외곽 표면 및 중공형 내부를 규정하는 몸체, 및 상기 주위의 물과 상기 중공형 내부 사이에서 유체 흐름이 가능하도록 상기 외곽 표면에 개구를 형성하는 수단을 포함하며, 상기 외곽 표면은 주위의 물과 점성적으로 결합하도록 구성된다.
본 발명의 제6관점에 따라, 물 바디 잠수용 부력 액츄에이터가 제공된다. 상기 부력 액츄에이터는 외곽 표면 및 중공형 내부를 규정하는 몸체, 상기 중공형 내부와 상기 주위의 물 사이에서 유체 흐름을 위한 다수의 개구, 및 이를 통하는 유체 흐름을 막거나 또는 적어도 방해하는 각각의 개구를 위한 닫힘부를 포함하며, 상기 외곽 표면은 주위의 물과 점성적으로 결합하도록 구성되고, 상기 닫힘부는 상기 중공형 내부와 상기 주위의 물 사이에 부가되는 소정의 유체 압력 편차에 반응하여 이를 통한 유체 흐름이 가능하도록 상기 개구로부터 이격되게 움직이도록 조정된다.
주위의 물과 부력 액츄에이터의 외곽 표면 사이의 점성 결합은 부력 액츄에이터에 부가된 유효질량을 제공한다. 이러한 부가된 질량은 부력 액츄에이터의 물리적 질량 및 몸체 내에 가두어진 물의 체적 질량에 부가적이다. 파동의 힘은 상기 부력 액츄에이터의 물리적 질량 및 몸체 내에 가두어진 물의 체적 질량과 함께 상기 부가된 유효질량을 포함하는 총질량에 작용한다.
상기 점성 결합은 개구를 형성함에 따라 약화된다. 상기 개구의 형성은 부력 액츄에이터를 통해 물이 흐르도록 하여 물 바디 속에서 그 이동에 영향을 준다. 사실상, 개구의 형성은 상기 부력 액츄에이터가 잠수되는 운동수(moving water)에 분명한 상기 부력 액츄에이터의 유효 사이즈 또는 프로파일(profile)을 감소시킨다. 특히, 물 바디 내부에서 부력 액츄에이터의 속도와 운동폭에 감소가 있다. 또한, 속도의 감소는 부력 액츄에이터의 유효 질량에 감소를 유도한다. 따라서 이는 부력 액츄에이터가 가혹한 해상 환경에서 덜 반응하고 또한 피해에 덜 취약하도록 하는 조건을 조성하게 한다.
본 발명의 제7관점에 따라, 상술한 바와 같이 본 발명의 상기 관점들 중 어느 하나에 따른 부력 액츄에이터를 포함하는 파동 에너지 변환 시스템이 제공된다.
바람직하게, 상기 부력 액츄에이터는 (유체 펌프 또는 리니어 전기 발전기와 같은) 에너지 변환 장치에 작동가능하게 연결되어 파동 현상을 전환한다.
본 발명인 부력 액츄에이터는 물 바디 내에 잠수된 상태로서 다수의 판재를 포함한 몸체를 통해 물이 흐르게 하고, 상기 부력 액츄에이터에 작용하는 파동을 직선 운동의 형태로 변환하여 고압의 스트로크를 생산하여 각종 기계 및 전기 장치에 이용할 수 있게 한다.
본 발명은 5각형 판재와 6각형 판재를 포함한 36개의 판재를 포함하는 외곽 표면을 통한 유체의 흐름과 상기 외곽 표면 내에 위치하며 부력구조를 유지하는 내부지지구조체의 특징을 통하여 물 바디 내에서 자유로운 승강이 가능함으로써 상기 부력 액츄에이터에 연결된 펌프의 연속적인 왕복 운동을 가능하게 한다. 이를 통해, 파동으로부터 가해진 불규칙한 변위를 부력 액츄에이터와 펌프를 통하여 전력으로 사용가능한 변위로 효율적으로 전환하게 한다.
그리고, 기상 악조건에 노출되는 경우에 판재를 구성하는 플랩을 작동하여 부력 액츄에이터의 외곽 표면에 개구를 형성하여 작용하중을 감소함으로써 파괴를 당하거나 피해를 당하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 대로 하나의 특별한 실시예에 관한 다음의 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 부력 액츄에이터를 내장하고, 물 아래 위치에 설치되는 장치에 대한 도식적인 정면도,
도 2는 도 1의 장치에 대한 도식적인 사시도,
도 3은 더 세부사항들을 도시하기 위해 제거된 실시예에 따라 부력 액츄에이터의 구성요소들을 구비한 장치에 대한 도식적인 측방 정면도,
도 4는 도 3에 보인 배치에 대한 평면도,
도 5는 베이스 구조와 상기 베이스 구조에 설치된 왕복 펌프를 포함하는 장치의 하부에 대한 평면도,
도 6은 도 5에 도시된 장치의 하부에 대해 정면에서 바라본 부분 단면도,
도 7은 실시예에 따른 부력 액츄에이터의 정면도,
도 8은 부력 액츄에이터 내에 내장된 내부지지구조체의 도식적인 사시도,
도 9는 도 8에 도시된 내부지지구조체의 구성품에 대한 도식적인 사시도,
도 10은 도 8에 도시된 내부지지구조체의 구성품에 대해 부분 단면처리된 정면도,
도 11은 도 8에 도시된 구성품에 대한 부분 단면처리된 사시도,
도 12는 도 11에 도시된 부분 단면처리된 구성품의 측면도,
도 13은 일정한 조건에서 특별히 부력을 감소하는 메커니즘을 도시하는 부력 액츄에이터의 조각도,
도 14는 도 13에 도시된 배치에 대한 단면도,
도 15는 본 장치의 일부를 구성하는 왕복 펌프에 대한 단면 사시도,
도 16은 왕복 펌프에 대한 단면처리된 정면도,
도 17은 일부의 내부 구성요소들을 도시하기 위해 부분 단면처리된 펌프의 정면도,
도 18은 왕복 펌프의 일부를 형성하는 샤프트에 대한 사시도,
도 19는 샤프트에 대해 측방에서 도시한 정면도,
도 20은 도 17에 도시된 샤프트 위에 부설되는 휠에 대한 사시도,
도 21은 휠에 대해 측방에서 바라본 정면도,
도 22는 휠에 대한 단면도,
도 23은 펌프의 일부분에 대한 절편 사시도,
도 24는 펌프의 하부 일측부분에 대한 절편 사시도,
도 25는 펌프의 상부 일측부분에 대한 절편 사시도,
도 26은 어레이 형태로 배치된 실시예에 따라 다수의 장치를 도시하는 도식적인 사시도,
도 27은 다소 도 26에 유사하지만 다른 어레이 형태로 배치되는 장치를 보이는 도면, 및
도 28은 또한 도 26에 유사하지만 또 다른 어레이 형태로 배치되는 장치를 보이는 도면이다.
도면을 참조하면, 물 바디 내에서 파동 에너지를 이용하고 또한 상기 이용된 에너지를 고압의 유체로 변환하기 위한 장치(11)에 사용되는 부력 액츄에이터(19)가 도시되며, 이는 전형적으로 0.7㎫ 이상, 바람직하게는 5.5㎫ 이상이다. 상기 고압의 유체는 특정의 적절한 목적을 위해서 사용될 수 있다. 도시된 배열에서, 상기 고압의 유체는 전력 발전 및/또는 담수화를 위해 사용되는 물을 포함한다.
본 장치(11)는 수면(13)과 해저(14)를 구비한 해수 바디(12) 내에 작동을 위해 설치된다.
장치(11)는 물 바디(12) 내부에 앵커링(anchor)되며 파동 에너지에 의해 작동되도록 조정되는 다수의 펌프(15)를 포함한다. 펌프(15)는 해저(14)에 앵커링된 베이스(17)에 부착된다. 각각의 펌프(15)는 실시예에 따라 해수 바디(12) 내부에서 펌프의 상방에 부력으로 뜬 상태로 유지하지만 전형적으로 잔잔한 수면 아래의 수 미터와 같은 깊이에서 수면(13)의 하부에 위치하는 부력 액츄에이터(19)에 작동가능하게 연결된다. 이러한 배열에서, 각각의 펌프(15)는 파동에 반응하는 부력 액츄에이터(19)의 이동에 의해 작동된다.
각각의 펌프(15)는 밧줄(23)을 포함하는 커플링(21)에 의해 부력 액츄에이터(19)에 작동가능하게 연결된다. 펌프(15)는 고압유체의 형태로서의 에너지가 개발되는 폐루프 시스템(25)에 고압유체(본 실시예에서는 물)를 제공한다.
펌프(15)들은 저압 유입구(27)와 고압 배출구(29)를 갖는 왕복 펌프를 각각 포함한다.
도 2에서 가장 잘 도시되는 바와 같이, 도시된 배열에서, 베이스(17)는 모서리(37)를 규정하도록 절단된 모퉁이(35)에서 서로 연결되는 세개의 측면(33)을 갖는 일반적으로 삼각형인 구조체(31)를 포함한다. 세 개 중 어느 하나의 펌프가 삼각형 베이스의 각각의 모퉁이(35)에 연결되는 세 개의 펌프(15)가 있다. 또한 각각의 펌프(15)는 밧줄(23)에 의해 부력 액츄에이터(19)에 연결된다. 밧줄(23)은 합성로프와 같은 어떤 적당한 재질로 제조된다.
부력 액츄에이터(19)는 도 4에 도시되는 바와 같이, 세 개의 펌프(15)의 상부에, 그리고 이와 관련하여 중앙에 위치한다.
만약 밧줄이 부력 액츄에이터의 내측으로 연장된다면 상기 밧줄이 부력 액츄에이터의 중심에서 만날 수 있는 지점에서, 상기 밧줄(23)은 부력 액츄에이터(19)에 연결된다. 이러한 방식으로, 펌프(15), 밧줄(23), 및 베이스(17)는 피라미드의 꼭대기에 위치하는 부력 액츄에이터(19)를 구비한 삼각형 베이스의 피라미드를 규정한다.
이러한 배열에서, 밧줄(23) 뿐만 아니라 펌프(15)는 수평면과 일정한 각도를 이룬다. 펌프(15)를 수평면에 일정한 각도로 제공함으로써 부력 액츄에이터(19)의 운동은 펌프(15) 내에 왕복운동하는 스트로크 거리를 제공할 수 있으며, 그 거리는 예를 들어 7m 내지 10m의 깊이와 같이 제한된 해수 수심 영역 내에 위치하며 충분한 고압의 물을 발생한다. 더불어, 이러한 구성에서 펌프(15)는 수평 파동을 도출할 수 있다.
전형적으로, 밧줄(23)은 수평면과 대략 40도의 각도를 유지하며, 각각은 적당한 각도일 수 있지만, 전형적으로는 약 35도 내지 55도 사이의 각이다.
베이스(17)는 대략 7m의 측면 길이를 갖는 등변 삼각형을 포함하고, 장치가 잠수되어 있는 물의 깊이에 대략적으로 상응한다. 베이스(17)의 각각의 모퉁이(35)의 모서리(37)는 대략 2m이다.
베이스(17)는 강화콘트리트로 제조되고 펌프(15)를 폐루프 시스템(25)에 결합하는 파이프 배관 내부 시스템(41)을 포함하며, 이는 도 3에서 도시되고, 자세히 후술될 것이다. 본 실시예에서 파이프 배관(41)은 연강 파이프를 포함한다.
삼각형 베이스 구조체(31)의 각각의 모퉁이(37)에서는 도 5에서 가장 잘 도시되는 바와 같이 제1 포트(51)와 제2 포트(52)가 제공된다.
각각의 제1포트(51)는 파이프 배관(41)의 일부로서 베이스(17) 내부에 내장된 저압 배관(53)에 의해 베이스(17)의 외곽에서 저압 유입부(55)와 연통한다. 각각의 제2 포트(52)는 파이프 배관(41)의 일부로서 베이스(17) 내부에 내장된 고압 배관(59)에 의해 베이스(17)의 외곽에서 고압 배출구(57)와 연통한다. 가요성 유입관(61)은 각각의 제1 포트(51)를 각각의 펌프(15)의 유입구(27)에 연결하고, 가요성 배출관(63)은 각각의 제2 포트(52)를 각각의 펌프(15)의 배출구(29)에 연결한다. 이러한 방식으로, 저압의 물은 다른 곳으로부터 저압의 물을 이송하는 저압 매니폴드(64)로부터 유입부(55)를 경유하여 배관(53)으로 공급된다. 물은 유입부(55)로부터 저압 배관(53)을 경유하여 제1 포트(51)로 유동하고, 가요성 관(61)을 통해 펌프(15)의 유입구(27)로 유동한다. 펌프(15)의 배출구(29)로부터 고압 하에서 이송되는 물은 가요성 관(63)을 통해 제2 포트(52)로 그리고 고압 배관(59) 내로 유동하고, 이로부터 고압 배출구(57)로 이송된다. 배출구(57)로부터 고압의 물은 고압 매니폴드(66) 내로 유동하고, 이로부터 고압의 물은 그 목적지로 향한다.
베이스(17)는 그 모서리 주위에서 외곽 상향부(71)를 가지며, 이는 수평면(72), 경사면(73), 및 내부 리세스(75)를 규정한다. 경사면(73)은 각각의 펌프(15)가 연결부(77)에 의해 결속될 수 있는 단면을 제공하도록 돕는다. 경사면(73)은 수평면과 45도의 각을 대한다.
또한, 베이스(17)는 요구되는 바에 따라 베이스를 해저 상에 설치하거나 해저로부터 들어올릴 수 있도록 리프트 고리(78)를 그 모퉁이에서 제공받을 수 있다. 리프트 고리(78)는 상향부(71)의 수평면(72) 위에 제공된다.
베이스(17)는 해저(14)에의 부착을 위한 흡입 앵커로서 기능하도록 구성된다. 이러한 관점에서, 해저(14)에 안착될때, 베이스(17)는 그 모서리 주위에서 흡입을 사용하여 베이스를 위한 앵커(anchorage)를 제공하는 종속 플랜지(81)(도 6에서 가장 잘 도시됨)를 포함한다. 베이스가 해저(14) 상에 전개될 때, 베이스(17)는 가두어진 유체를 내보내는 수단을 제공하는 흡입홀(미도시)를 채택한다. 다음에, 흡입홀은 이제 흡입 앵커를 유지하기 위하여 실링된다.
부력 액츄에이터(19)는 파동을 펌프(15)에서의 왕복운동으로 전달하는 잠수 부유체로서 기능한다. 부력 액츄에이터(19)는 일반적으로 구형의 형상이지만 모자이크 형상으로 배치되는 다수의 판재(101)를 포함하는 몸체(20)를 포함한다. 판재(101)는 외부 표면을 나타내는 외부 쉘(102)을 규정한다. 부력 액츄에이터(19)의 내부는 대체적으로 중공형이나, 후술할 바와 같이 부유력이 있는 내부지지구조체(103)를 포함한다. 판재들(101) 중 일부는 내부지지구조체(103)의 일부분을 도시하기 위해 도 1,3, 및 4에서 생략되었다.
도시된 배열에서, 부력 액츄에이터(19)의 외부 스킨(102)은 12개의 5각형 판재(105)와 24개의 6각형 판재(107)를 포함하는 36개의 판재들(101)을 갖는다. 판재(101)들은 도 7에서 도시되는 바와 같이, 일반적으로 구형을 만들도록 모자이크 형태로 배치된다(다소 축구공의 형상과 유사).
지지구조체(103)는 중심 코어(113)로부터 반경방향 바깥으로 연장되는 다수의 지지대(111)를 포함한다. 도시된 배열에서, 12개의 지지대(111)가 위치하며, 지지대(111)와 5각형 판재(105)의 사시도인 도 8에서 도시되는 바와 같이 하나가 각각의 5각형 판재(105)에 상응하나, 설명을 위해 6각형 판재는 제거되었다.
각각의 지지대(111)는 내측단에서 중심에 위치한 코어(113)에 연결되어, 상기 코어로부터 반경방향 바깥으로 연장되고, 대체적으로 반경방향을 따라 등거리 공간상에 위치한다. 코어(113)는 스틸과 같은 강성재질의 중심 내부 코어, 상기 중심 내부 코어를 둘러싸는 중간 폼 레이어, 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 레이어를 포함한다.
지지대(111)의 이격된 각각의 끝단은 5각형 판재(105) 중 어느 하나를 규정하는 평탄 외부면(115)을 나타내도록 펼쳐진다. 따라서 도 7에 도시된 바와 같이 5각형 판재(105)는 지지대(111)에 의해 지지되고, 6각형 판재(107)는 인접한 판재들 사이에 배치되고 고정된다. 도 10, 11, 및 12는 지지재(111) 중 어느 하나의 코어(113)를 더 도시한다. 설명을 위해, 각각의 판재(101)와 지지대(111)의 절반만이 도시된다.
각각의 지지대(111)는 대체적으로 단면이 원형이고, 폼 레이어(122) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 외부 레이어(123)에 의해 둘러싸인 내부 스틸 코어(121)인 3개의 동심 구역을 포함한다. 도 10은 지지대의 다른 레이어들을 도시하는 지지대의 세로 단면이다.
HDPE의 외부 레이어(123)는 지지대(111) 전체를 따라서 연장되고, 또한 5각형 판재(105)를 규정하는 외부면(115)을 제공한다. 따라서, 5각형 판재(105)는 HDPE로 제조된다.
판재(101)는 날(124;lip)로 구성되는 모서리를 가진다. 판재(101)는 날(124) 사이에서 연장되는 연결부(125)에 의해 인접한 모서리에서 서로 결합된다. 도시된 배열에서, 연결부(125)는 판재(101)의 인접한 모서리에서 판재를 서로 결속하기 위해서 홀(129)을 통해 연장되는 볼트를 포함한다.
부력은 각각의 지지재(111)와 중심 코어(113) 내의 폼에 의해 제공된다. 상기 폼은 펌핑 스트로크 동안의 추가적 상승을 제공하기 위해 사용된다. 파동은 부력 액츄에이터(19) 상에 하강력을 가하는 것과 거의 같은 정도의 상승력을 가한다. 각각의 펌프(15)는 단지 일 방향으로 작동함에 따라 부력 액츄에이터(19) 내의 부력은 하강 스트로크 동안에 포텐셜 에너지 저장조로서 작동하며, 따라서 부력 및 상승력은 모두 상방 스트로크 방향 동안에 펌프 상에 작용한다.
폼은 다른 적합한 재질이 사용될 수 있지만, 우레탄 폼이 주입된 폐쇄 셀(cell)일 수 있다.
부력 액츄에이터(19)는 실질적으로 중공인 속성으로 인해서, 종래의 부유체들과 비교될 때 가볍다.
도시된 배열에서, 각각의 지지대(111)는 35kg 미만 정도의 무게이고, 전체 부유 구조체는 400kg 정도의 무게이다. 더욱이 부력 액츄에이터(19)의 직경은 사용되는 물의 깊이에 따라 4m 내지 7m 정도이다.
전술한 바와 같이, 부력 액츄에이터는 밧줄(23)에 의해 각각의 펌프(15)에 연결된다. 패드 고리(131)의 형태인 커플링은 밧줄(23)을 부력 액츄에이터(19)에 연결하기 위해 사용된다. 패드 고리(131)는 도 10에 도시되는 바와 같이 내부 스틸 코어(121)에 부착되고, 판재(105)로부터 연장된다. 패드 고리(131)는 방수를 위해 HDPE 코팅(133)을 포함한다.
부력 액츄에이터(19)는 기상 악조건에서 거친 해상에 노출되는 경우에 부력 액츄에이터의 일체성을 유지하기 위해서 스톰(storm) 릴리스 특징을 도입한다.
이러한 목적을 위해서, 부력 액츄에이터(19)의 내부를 개방하기 위한 수단(141)이 제공되어, 상기의 기상 악조건에 부력 액츄에이터가 노출됨에 반응하여 부력 액츄에이터를 통해 물이 흐르도록 한다. 이는 부력 액츄에이터(19)에 부가된 기상 악조건에 반응하여 쉘(102) 내에 개구(143)를 형성함으로써 도출된다. 특별히, 부력 액츄에이터(19)의 다수의 6각형 판재(107)는 한 쌍의 힌지형 플랩(145)으로 각각 디자인된다. 이는 상기 6각형 판재(107)들 중의 어느 하나의 평면도인 도 13에서 개략적으로 도시된다. 도 14는 도 13의 14-14 선을 따르는 단면이다.
상기 6각형 판재(107)들 각각은 판재의 주축(147)을 따라 힌지(148)에 의해 피봇 운동 가능하게 연결되는 2개 한쌍의 동일한 세미 6각형 플랩(145;semi hexagonal flap)를 포함한다. 상기 힌지(148)는 인접한 판재(101a,101b)들 사이에서 연장되는 힌지 샤프트(149)을 포함하고, 플랩(145)은 샤프트에 피봇 운동 가능하게 장착된다. 2개의 플랩(145)은 그 내부에 보어를 구비하며 내부 공간이 형성된 러그(147)(lug)를 가지고, 이를 통해 힌지 샤프트(149)가 연장되어 플랩(145)의 장착이 가능하게 됨으로써 그 인접한 모서리들은 가까이 정렬된다.
각각의 세미 6각형 플랩(145)은 폐쇄 조건과 개방 조건 사이에서 피봇 운동하며, 상기 폐쇄 조건에서 플랩은 판재(107)의 평면에 위치하고 정상적으로 차지되며, 상기 개방 조건에서 플랩은 외부 쉘(102) 내에 개구(143)를 형성하도록 판재의 평면으로부터 바깥 방향으로 회전한다. 각각의 플랩(145)은 상기 폐쇄 조건을 향하도록 바이어스되고, 중공의 내부와 부력 액츄에이터(19)가 잠수된 주위 물 바디 사이에 부과된 소정의 유체 압력 편차에 반응하여 개구(143)를 형성하도록 바깥 방향으로 회전하게 된다. 전형적으로, 상기의 소정의 유체 압력 편차는 거친 해상에 노출될 때 부력 액츄에이터에 가해진 히빙 모션(heaving motion)으로부터 발생한다. 폐쇄 조건을 향하는 플랩(145)의 바이어스는, 플랩을 폐쇄하는 것을 돕도록 스프링 힘을 적용하는 스프링 메카니즘의 사용으로 도출될 수 있다. 스프링 메카니즘은 힌지(148)에 채택될 수 있다. 스프링 힘은 단지 해상 조건이 잔잔해진 후에 닫힘부를 가동할 것이고 플랩은 단순히 요동하게(luffing) 된다는 차원에서 보면 상대적으로 약할 필요가 있다. 그러나, 플랩이 부력 액츄에이터(19)의 잔잔한 운동에 따라 단순히 스스로 닫힐 수 있을 때에는 플랩 상에 스프링 하중에 대한 대비는 필요하지 않을 수 있다.
예시된 배열에서, 플랩(145)은 개구(143)를 형성하도록 판재(107)로부터 바깥 방향으로 회전하도록 조정된다. 도시되지 않은 다른 배열에서, 플랩(145)은 몸체(20)의 중공 내부의 안쪽으로 회전하도록 조정될 수 있다. 도시되지 않은 또 다른 배열에서, 소정의 플랩들은 다른 플랩들이 안쪽으로 회전하는 동안에 바깥으로 회전하도록 조정될 수 있다.
따라서, 플랩(145)은 개구를 통한 유체 흐름을 막거나 적어도 방해하는 개구(143)용 닫힘부를 제공한다.
릴리스 가능 커플링(153)은 폐쇄 조건에서 각각의 플랩(145)을 릴리스 가능하게 유지할 수 있게 제공된다. 릴리스 가능 커플링(153)은 기상 악조건에 반응하여 개구(143)를 형성하도록 폐쇄 조건에서 개방 조건으로 운동하여 플랩을 릴리스하게 작동하도록 조정된다. 도시된 배열에서, 릴리스 가능 커플링(153)은 각각의 플랩을 폐쇄 조건에 유지하기 위해 자기인력을 이용하는 자기 커플링을 포함한다. 특히, 자기 커플링은 복수의 자성체(155)들을 포함하고, 이는 플랩(145)의 자유 모서리(157)를 따른 위치 및 인접한 판재(101c,101d,101e,및110f)의 인접한 모서리를 따른 상응하는 위치에 제공된다. 각각의 자성체(155)는 이를 릴리스하도록 약 50kg의 무게에 상응하는 힘을 필요로하도록 선택된다. 스틸 조각(159)은 자성체(155)가 닫힘을 제공하도록 유인되는 인접한 판재의 모서리에 제공된다. 이러한 방식으로, 플랩(145)은 이에 대한 힘이 자기인력을 극복하기에 충분할 때까지 5각형 판재를 규정하는 폐쇄 조건에 있게 될 것이고, 따라서 플랩을 릴리스하고 개방하도록 힘이 가해진다. 자성체(155)의 개수는 필요에 따라 선택된다.
부력 액츄에이터(19)는 기술된 방식으로 기능하기 위해서 완전히 방수될 필요는 없다. 실제로 정상 작동에서 부력 액츄에이터(19)의 중공 내부는 물로 채워지고 이러한 가두어진 물은 비록 플랩의 날을 거치는 미미한 흐름이 있는 경우에도 연속된 일체로서 부력 액츄에이터(19)와 함께 운동한다.
부력 액츄에이터(19)의 외곽 표면과 함께 운동하도록 점성적으로 가두어진 물은 부력 액츄에이터에 부가된 유효 질량을 제공하도록 기능한다. 부력 액츄에이터(19)가 잠수된 물의 점성 때문에, 부력 액츄에이터는 움직일 때 유체(물)를 몸체(20)에 가장 근접하도록 드래그하는 경향이 있고, 이러한 유체는 몸체의 연장부처럼 작동하게 되며, 따라서 "부가된 유효 질량(added effective mass)" 으로 지칭한다. 부가된 유효 질량은 부력 액츄에이터(19)의 속도와 그 크기 및 형상에 의존하지만, 부력 액츄에이터가 유체 내에서 정적인 경우에는 "0" 이 될 것이다. 다음, 부력 액츄에이터(19)의 동역학을 계산하기 위한 총 질량은 그 실제 질량(구조체의 질량에 그 내부에 포함된 물의 질량을 더한 것)에 부가된 유효 질량을 더한 합이다.
부력 액츄에이터(19)의 중공 내부에 가두어진 물의 질량을 감소함으로써 (플랩(145)의 개방에 의해) 거의 즉각적인 체적 감소가 있게 된다. 더욱이, 플랩(145)의 개방은 부력 액츄에이터(19)의 속도를 저감시킨다. 또한, 속도의 감소는 그 주위에 정상적으로 드래그된 물의 외부 체적, 소위 부가된 유효 질량을 떨어뜨리게 된다. 따라서, 플랩(145)의 개방은 가두어진 체적과 유효 질량을 감소시키고(이는 포텐셜 에너지를 감소시킴), 또한 이와 동시에 속도와 질량을 감소시켜 운동에너지를 감소시킨다.
플랩(145)의 개구는 물이 구조체를 통하게 함으로써, 그에 충돌하는 움직이는 물에 최소한의 저항이 있다. 이러한 점은 부력 액츄에이터(19)가 파동의 움직임에 의해 그만큼 히빙(heaved)하지 않고 더 가벼워지므로 포텐셜 에너지의 상당부분을 제거하며, 또한 이는 동시에 (물이 더이상 가두어지지 않음) 질량이 감소되고 (부력 액츄에이터(19)는 더이상 상기 부력 액츄에이터(19)를 가속시킬만한 파력에 대한 반응을 제공하지 않기 때문에) 속도가 감소되므로 동시에 운동 에너지를 감소시킨다. 둘 사이에는 항상 일정한 커플링이 있을 것이기 때문에 부력 액츄에이터(19)를 물에 완전히 투명하게(transparent) 보이도록 하지 않지만, 펌프(15) 상의 폭풍우 하중과 커플링(21)은 플랩(145)을 사용하여 요구되는 수준으로 약화될 수 있으므로, 이런 큰 힘에 저항하기 위한 상당히 무겁거나 비싼 구조물이 기술자들에게 필요하지 않다.
각각의 플랩(145)은 각각의 판재(107)로부터 이격되도록 조정되어 개구(143)를 형성함으로써, 중공의 내부와 주위 물 바디 사이에 부가된 소정의 유체 압력 편차에 반응하여 이를 통한 유체 흐름을 가능하게 한다. 플랩(145)을 판재(107)로부터 이격되도록 요구되는 소정의 압력편차는 플랩을 폐쇄 조건에 유지하는 릴리스 가능 커플링(153)의 자기 인력의 강도에 의해 지정된다. 전형적으로, 부력 액츄에이터(19)가 히빙 움직임 하에 있을 때, 압력 편차는 플랩(145)의 일면에 힘이 가해지도록 하는 유체 관성력의 결과로서 발생한다.
다른 특징은, 부력 액츄에이터(19)가 플랩 고장에 대한 내고장성(fault tolerance)이라는 점이다. 만약 어느 하나의 플랩(145)이 정상 작동에서 개방하는데 실패하는 경우(예를 들어, 자기력 래치(magnetic latch)에 이상이 있는 경우나 힌지(hinge)의 고장 경우), 여전히 물의 진입을 위해 형성된 유동 통로가 없을 것이고, 다음 부력 액츄에이터(19)의 중공 내부는 그 작동에 악영향을 줄 정도로 남겨질 것이다. 부력 액츄에이터(19)의 작동에 악영향을 미칠 수 있는 흐름이 있을 수 있으므로 적어도 2개의 플랩이 개방되는 것이 필요할 수 있고, 2개의 플랩이 개방에 실패할 가능성은 단지 하나의 플랩이 실패할 가능성보다 상당히 작다.
이제 도 15 내지 도 25를 참조하면, 각각의 펌프(15)는 내부(172)를 가진 튜브 구조의 연장된 몸체(171)를 포함한다. 상기 실시예에서, 연장된 몸체(171)는 원형의 단면을 갖는다. 본 실시예에서 연장된 몸체(171)는 상부 측벽부(175), 중간 측벽부(176), 및 하부 측벽부(177)가 함께 연결되어 형성되는 외곽 측벽(173)을 갖는다.
펌프 몸체(171)는 상부벽(181)에 의해 폐쇄된 상단과 하부벽(183)에 의해 폐쇄된 하단을 가진다. 하부벽(183)은 연결부(77)에 의해 베이스(17)의 부착을 위헤 구성된다.
내부(172)는 상부 측벽부(175) 내에 규정되는 상측부(178) 및 하부 측벽부(177)와 함께 중간 측벽부(176) 내에 규정되는 하측부(179)를 포함한다.
흡입 챔버(185)와 배출 챔버(187)는 몸체(171) 내부(172)의 하측부(179) 내에 위치한다. 흡입 챔버(185)는 내부(172) 안에서 하부벽(183)과 하측 내부(191) 사이에 규정된다. 배출 챔버(187)는 하측 내부(191)와 상측 내부(193) 사이에 규정되고, 이는 하측 내부(191)와 마주보며 이격된 끝단 벽부(19) 및 원통 형상의 내부 측벽부(195)를 채택한다. 내부 측벽부(195)는 몸체(171)의 외곽 측벽(173)으로부터 내부로 이격됨으로써 환형 공간(198)이 그 사이에 규정된다.
피스톤 메카니즘(201)은 내부(172)의 하측부(179)에 수용되고, 흡입 챔버(185)와 배출 챔버(187) 사이에서 연장된다. 피스톤 메카니즘(201)은 중공 구조이고 일단(205)이 흡입 챔버(185)와 연통하고 타단(207)이 배출 챔버(187)와 연통하는 전달통로(203)를 채택한다.
피스톤 메카니즘(201)은 피스톤 베이스(209)와 베이스(209)로부터 상방으로 연장되는 피스톤 튜브(211)를 포함한다. 피스톤 튜브(211)는 흡입 챔버(185)와 배출 챔버(187) 사이에서 연장되어 하측부(191)에서 개구(213)를 관통한다. 밀봉부(215)는 흡입 챔버(185)와 배출 챔버(189) 사이에서 피스톤 튜브(211) 주위에 유체 밀봉을 제공한다.
하측 내부(191)와 상측 내부(193)는 몸체(171)의 중간 측벽부(176)와 하부 측벽부(177) 사이에서 볼트와 플랜지의 커플링(213) 내에 클램핑된다.
전달 통로(203)는 피스톤(201) 내부에 챔버(219)를 제공한다. 흡입 체크 밸브(221)는 피스톤 챔버의 하부에 피스톤의 베이스(209)를 제공받어, 피스톤의 상방 스트로크 시에 역방향으로 흐르는 것을 방지하는 한편, 피스톤(201)의 하방 스트로크 시에 피스톤 챔버(219) 내로의 흐름을 가능하게 한다.
배출 챔버(187)와 피스톤 챔버(219)는 펌핑 챔버(223)를 규정하는데 협력한다.
펌프(15)는 펌프 유입구(27)를 규정하고 흡입 챔버(185)로 개방되는 유입공(225)을 갖는다.
펌프(15)는 펌프 배출구(29)를 규정하고 배출포트(229)에서 배출 챔버(187)상으로 개방되는 유출부(227)를 갖는다. 유출부(227)는 배출 챔버(187)로부터 외측으로의 압력 하에서 흐름을 가능하게 하는 반면에 복귀흐름을 방지하도록 배열되는 체크 밸브를 채택한다.
펌핑 챔버(223)는 피스톤 메카니즘(201)의 왕복 운동에 반응하여 팽창과 수축을 수행한다. 피스톤 메카니즘(201)의 왕복 운동은 (펌핑 챔버(223)의 체적 수축에 상응하는) 상방 스트로크와 (펌핑 챔버(223)의 체적 확장에 상응하는) 하방 스트로크를 포함한다. 이러한 방식으로, 펌프(15)는 피스톤 메카니즘(201)의 상방 운동에 대한 펌핑 스트로크와 피스톤(201)의 하방 운동에 대한 흡입 스트로크를 수행한다.
피스톤 메카니즘(201)은 상기 피스톤 메카니즘(201)을 밧줄(23)에 작동 가능하게 커플링하도록 조정되는 리프팅 메카니즘(241)을 더 포함한다.
리프팅 메카니즘(241)은 리프팅 헤드(243)와 상기 리프팅 헤드(243)로부터 피스톤 베이스(209)까지 바깥으로 연장되는 다수의 리프팅 아암(245)을 포함한다. 리프팅 아암(245)은 환형 공간(198)을 통해 연장되고, 또한 2개의 내측부(191,193) 내에 개구(274)를 통해 연장된다. 개구(247)는 리프팅 아암(245)의 운동을 가이드하도록 구성되고, 부시(248)를 채택할 수 있다. 상기 부시(248)는 해수 내에서 낮은 마찰 재료를 구비한 재료로 바람직하게 형성될 수 있고, 상기 재료의 일 예로서 비스코니트TM(Vesconite)일 수 있다.
밧줄(23)은 펌프 내부(172)의 상측부(176)에 수용된 기어 수단(251)을 통해 리프팅 메카니즘(241)에 연결된다. 상기 기어 수단(251)의 목적은 부력 액츄에이터(19)의 왕복 운동, 즉 밧줄(23)의 왕복 운동을 피스톤에서 더 짧은 펌핑 스트로크 거리로 전달하는 것이다. 이러한 점은 (더 작은 스트로크 속도에 상응하는) 더 작은 스트로크 거리가 (더 큰 피스톤 직경을 따른) 신뢰성 있는 고압 실링을 얻는데 있어 유리하므로 유용할 수 있다.
펌프 몸체(171)의 상부벽(181)은 틈새(253)를 채택하고, 이를 통해 밧줄(23)의 하측부(23a)는 상부벽(181) 상의 피팅(257)에 덮개 밀봉부(258)에 의해 부착되는 덮개(255)를 경유하여 연장된다. 덮개(255)의 목적은 한편으로 밧줄에 침적될 수도 있는 (스케일(scale) 또는 머린 크러스타세(marine crustacea)와 같은) 외부 물질로부터 밧줄(23)을 보호하는 것이다. 이러한 점은 침적된 외부 물질이 펌프에 진입하여 작동 고장을 일으킬 수 있는 잠재성을 피하게 한다.
밧줄(23)의 하측부(23a)는 후술될 기어 수단(251)의 일부분으로서 사용가능한 로프부(259)를 포함한다.
기어 수단(251)은, 밧줄(23)의 왕복 방향을 가로지르고 또한 펌프 피스톤(201)의 왕복 방향을 가로지르는 회전축을 갖는 축 조립체(263)를 포함하는 풀리 메카니즘(261)으로 구성된다. 상기 축 조립체(263)는 제1 축부(265)와 상기 제1 축부의 양측에 배치되는 제2 축부(267)를 포함한다. 제1 축부(265)는 제2 축부(267)보다 큰 직경을 가진다. 상기 2개의 제2 축부(267)는 각각 같은 직경을 가진다.
로프부(259)는 축 조립체의 제1 축부(265)에 연결되고, 그 주위에 감겨진다. 리프트 조립체(241)는 축 조립체(263)의 2개의 제2 축부(267) 중의 어느 하나에 연결되고, 감겨지는 2개의 로프(269)에 의해 축 조립체(263)에 결합된다.
도시된 배열에서, 축 조립체(263)는 샤프트(271)를 포함한다. 휠(273)은 제1 축부(265)를 제공하도록 샤프트(271)에 고정되고, 2개의 외주연 그루브(275)는 제2 축부(267)를 제공하도록 샤프트(271) 내에 형성된다. 휠(273)은 회전을 위해 샤프트(271)에 고정된다. 휠(273)은 로프부(259)가 운동할 수 있는 림에 외주연 그루브(277)를 채택한다. 휠(273)은 로프부(259) 끝단이 상기 휠(273)에 부착되도록 부착홀(279)을 구비한다. 전술한 바와 같이, 로프부(259)는 기어 수단(251)의 일부를 형성하고, 이후 계속하여 휠 로프로 지칭될 것이다. 2개의 로프(269)는 샤프트(271)에 결속되고 그루브(275) 내에서 작동한다. 각각의 로프(269)는 그 일측단에서 샤프트(271)에 결속되어 샤프트의 외주 주위의 각각의 그루브(275) 내에서 작동하고, 리프팅 헤드(243)로 하방으로 연장되어 그 타측단에서 이에 부착된다. 로프(269)는 이후 계속하여 샤프트 로프로 지칭될 것이다. 도 15는 기어 메카니즘(251)의 소정의 세부 사항을 도시하지만, 설명을 위해 휠(273)의 일부분이 제거된다.
샤프트(271)는 펌프 몸체(171)의 상부 측벽부(175)에 채택된 베어링 하우징(283)에 수용된 부시(281) 내에 그 양끝단에서 회전가능하게 지지된다. 부시(281)는 바람직하게는 낮은 마찰 재료를 구비한 재료로 형성되고, 상기 재료의 일 예로서 비스코니트TM일 수 있다.
휠 로프(259)와 2개의 샤프트 로프(269)는 반대방향으로 감겨진다. 각각의 휠 로프(259)와 2개의 샤프트 로프(269)의 결속 지점은 직경 방향으로 반대이다. 휠 로프(259)는 펌프 몸체의 상부벽(181) 내에 형성된 틈새(253)를 통해서 로프 덮개(255)의 보어 내로 연장된다. 파동에 반응하는 부력 액츄에이터(19)의 왕복운동은 휠 로프(259)를 상기 파동과 함께 상하로 운동하게 이끈다. 이러한 점은 휠(273)을 샤프트(271)와 함께 회전하도록 이끈다. 이러한 샤프트(271)의 회전은 샤프트 로프(269)가 상하로 움직이게 하고, 따라서 전체적으로 리프트 메커니즘(241)과 피스톤(201)의 왕복 운동으로 전달하게 한다.
도시된 배열에서, 휠(273)은 샤프트(271)보다 약 5배의 직경을 가진다. 예로서, 휠(273)이 30cm 의 직경을 가지고 샤프트는 6cm 의 직경을 가지게 된다. 따라서, 파동의 영향 하에서 휠 로프(259)가 80cm 의 변동이 있는 경우에 샤프트 로프(269)는 16cm 의 변동이 있을 것이다. 이러한 방식으로, 휠(273), 샤프트(271), 및 로프(259,269)는 부력 액츄에이터(19)에 의한 더 큰 변동이 피스톤 메커니즘(201)의 더 작은 펌핑 스트로크 거리로 전달되도록 기어 배열을 제공한다.
피스톤 메커니즘(201)이 세라믹 재질과 같은 다른 물질로 제조될 수 있지만, 펌프(15)는 주로 스틸로 제조된다. 로프 덮개(255)는 고무로 제조될 수 있고, 로프(259,269)는 예로 나일론 및 폴리에틸렌일 수 있는 복합물질과 같은 어떤 적당한 물질로 제조될 수 있다. 또한, 상부 측벽부(175)는 복합 혼성중합체로 제조될 수 있다.
작동에 있어서, 장치(10)에 충돌하는 파동은 부력 액츄에이터(19)의 상승을 야기한다. 이러한 상승은 밧줄(23)을 통해 3개의 펌프(15) 각각으로 전달된다. 이는 각각의 펌프(15)에서 피스톤 메커니즘(201)이 상승하도록 유도함으로써 결과적으로 펌핑 챔버(223) 체적의 축소를 수행한다. 이러한 방식으로, 펌프(15)는 펌핑 스트로크를 수행하여, 펌핑 챔버(223)에 수용된 물 중 일부가 펌프 배출구(29)를 통해 배출된다. 파도가 지나간 후에 부력 액츄에이터(19)에 가해진 상승력은 감소하고, 부력 액츄에이터는 리프트 메커니즘(241)과 피스톤(201)을 포함한 연결된 다양한 구성품의 하중 하에서 하강한다. 피스톤 메커니즘(201)이 하강함에 따라 흡입 챔버(185)에 유입된 물에 침지된다. 피스톤 메커니즘(201)이 하강함에 따라 흡입 챔버(185) 내의 물은 피스톤 챔버(219) 내로 흐르고 점진적으로 펌핑 챔버(223)를 확장시킨다. 흡입 체크 밸브(221)는 물의 유입을 가능하게 한다. 이는 피스톤 챔버(219)와 배출 챔버(187)를 후속 파동에 반응하는 부력 액츄에이터(19)의 상승에 따라 수행되는 후속의 펌핑 스트로크를 위한 준비 상태로 대기하게 한다.
본 배열의 특징은 (기어 펌프가 아닌) 종래기술에 비해 더 큰 직경의 피스톤과 더 작은 스트로크로서 펌핑 챔버(223)에서 펌프(15)가 고압을 얻는 것이다. (더 작은 스트로크 속도로 전환하는) 더 작은 스트로크 거리 및 더 큰 피스톤 직경은 신뢰성 있는 고압 밀봉을 얻는데 있어 바람직한 특성이다. 따라서, 고압의 기어 펌프의 디자인은 더 신뢰성 있는 밀봉을 유도한다.
다수의 장치(11)가 어레이(290)에 제공될 수 있다. 부가될 수 있는 어레이(290)의 예들은 도 26, 27, 및 도 28에 도시된다. 각각의 예에서, 베이스(17)들 각각의 저압 유입구(27)와 고압 배출구(29)는 개별적으로 저압 매니폴드(64)와 고압 매니폴드(66)에 연결된다.
(장치(11)일 수 있는) 유닛과 어레이의 패턴 사이에서의 공간은, 주 해상의 실제 파장과 파동의 방향에 관련하여 최적화되는 특징이다.
배열은 약 10m 또는 그보다 낮은 깊이의 얕은 물에서 작동을 위해 최적화된다. 이는 단일 펌프와 부유체를 포함한 종래기술의 배열에서 가능했던 것보다 부력 액츄에이터(19)를 위한 훨씬 더 체적을 가짐으로써 발생하고, 뿐만 아니라 얕은 물에서 경사진 고도로 배치되는 3개의 펌프(15) 및 삼각형 베이스(17)를 포함하는 삼각형 배열에 부착된 큰 부력 액츄에이터가 수평 및 수직 파동으로부터 에너지를 추출할 수 있다는 사실을 통해서도 발생하며, 수평 파동은 상대적으로 더 깊은 물에서 수평 파동보다 더 크다.
전술하였듯이, 장치(11)는 고압 유체의 형태로 에너지가 토출되는 실시예에 따라서 폐루프 시스템(25)과 결속하여 작동하게 된다. 본 실시예에서는 유체는 물을 포함하고, 폐루프 시스템(25)은 전력 발전 또는 담수 플랜트에서의 사용을 위한 고압의 물을 제공한다.
전술한 내용으로부터, 본 실시예에 따른 부력 액츄에이터는 상대적으로 무게가 가볍고, 그리고 악조건에서 정상보존을 위해 효과적으로 작동하지 않게 할 수 있는 부유체를 제공한다는 것은 명확하다.
본 명세서와 청구항을 통해서, 비록 문맥 상에서 다르게 요구하고 있지 않다면, "포함(comprise)"이라는 단어 또는 "포함한다(comprises)"와 "포함하는(comprising)"과 같은 변형체들은 기술된 수치 또는 수치의 그룹을 포함을 내포하지만, 어느 다른 수치 또는 수치의 그룹을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
11 : 장치(apparatus)
12 : 물 바디(body of water)
13 : 수면(water surface)
14 : 해저(seabed)
15 : 펌프(pump)
17 : 베이스(base)
19 : 부력 액츄에이터(buoyant actuator)
20 : 몸체(body)
21 : 커플링(coupling)
23 : 밧줄(tether)
23a : 하측부(lower portion)
25 : 폐루프 시스템(closed loop system)
27 : 유입구(inlet)
29 : 배출구(outlet)
31 : 일반적으로 삼각형 구조체(generally triangular structure)
33 : 3개의 면(three side)
35 : 각각의 모퉁이(each corner)
37 : 모서리들(edges)
41 : 파이프 배관(pipe work)
51 : 제1 포트(first port)
52 : 제2 포트(second port)
53 : 저압 배관(low pressure piping)
55 : 유입부(inlet)
57 : 고압 배출부(high pressure outlet)
59 : 고압 배관(high pressure piping)
61 : 유입관(inlet hose)
63 : 배출관(outlet hose)
64 : 저압 매니폴드(low pressure manifold)
66 : 고압 매니폴드(high pressure manifold)
71 : 외곽 상향부(external raised portion)
72 : 수평면(horizontal surface)
73 : 경사면(inclined surface)
75 : 내부 단차(interior recess)
77 : 연결부(connection)
78 : 승강 고리(lifting eye)
81 : 종속 플랜지(depending flange)
101 : 다수의 판재들(a plurality of facets)
101a, 101b : 인접 판재들(adjacent facets)
102 : 외부 스킨(outer skin)
103 : 지지구조체(support structure)
105 : 5각형 판재(pentagonal facet)
107 : 6각형 판재(hexagonal-shaped facets)
111 : 지지대(strut)
113 : 중심 코어(core)
115 : 외부면(outer face)
121 : 내부 스틸 코어(inner steel core)
122 : 폼 레이어(foam layer)
123 : 외부 레이어(outer layer)
124 : 날(lips)
125 : 연결부들(connections)
129 : 홀(hole)
131 : 패드 고리(pad eye)
133 : HDPE 피복(HDPE coating)
141 : 수단(means)
143 : 개구(openings)
145 : 플랩(flap)
145 : 세미 6각형 플랩(semi-hexagonal flaps)
147 : 주축(major axis)
148 : 힌지(hinge)
149 : 힌지 샤프트(hinge shaft)
153 : 릴리스 가능 커플링(releasable coupling)
155 : 다수의 도체(a plurality of magnets)
157 : 자유 모서리(free edge)
159 : 스틸 조각(Steel strips)
171 : 연장된 몸체(elongated body)
172 : 내부(interior)
173 : 외곽 측벽(exterior sidewall)
175 : 상부 측벽부(upper side wall section)
176 : 중간 측벽부(intermediate side wall section)
177 : 하부 측벽부(lower side wall section)
178 : 상측부(upper potion)
179 : 하측부(lower portion)
181 : 상부벽(top wall)
183 : 하부벽(lower wall)
185 : 흡입 챔버(intake chamber)
187 : 배출 챔버(discharge chamber)
191 : 하측 내부(lower internal portion)
193 : 상측 내부(upper internal portion)
195 : 원통형 내부 측벽부(cylindrical interior side wall portion)
197 : 끝단 벽부(end wall portion)
198 : 환형 공간(annular space)
201 : 피스톤 메카니즘(piston mechanism)
203 : 전달 통로(transfer passage)
205 : 일단(one end)
207 : 타단(other end)
209 : 베이스(base)
211 : 피스톤 튜브(piston tube)
213 : 개구(opening)
215 : 밀봉부(seal)
219 : 피스톤 챔버(piston chamber)
221 : 흡입 체크 밸브(intake check valve)
223 : 펌핑 챔버(pumping chamber)
225 : 유입부(inlet potion)
227 : 유출부(outlet potion)
229 : 배출 포트(discharge port)
241 : 리프팅 메카니즘(lifting mechanism)
243 : 리프팅 헤드(lifting head)
245 : 리프팅 아암(lifting arms)
247 : 개구(openings)
248 : 부시(bushes)
251 : 기어 수단(gearing means)
253 : 틈새(aperture)
255 : 덮개(sheath)
257 : 피팅(fitting)
258 : 덮개 밀봉부(sheath seal)
259 : 로프부(rope section)
261 : 풀리 메카니즘(pulley mechanism)
263 : 축 조립체(axle assembly)
265 : 제1 축부(first axle section)
267 : 제2 축부(second axle sections)
269 : 로프(ropes)
271 : 샤프트(shaft)
273 : 휠(wheel)
275 : 외주연 그루브(circumferential grooves)
277 : 외주연 그루브(circumferential groove)
279 : 부착홀(attachment hole)
281 : 부시(bushes)
283 : 베어링 하우징(bearing housings)
290 : 어레이(array)

Claims (36)

  1. 다수의 판재들(facets)을 포함하는 외곽 표면을 규정하는 몸체를 포함하는,
    부력 액츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 판재들은 모자이크 방식으로 배치되는(tessellated),
    부력 액츄에이터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 몸체는 일반적으로 구형인,
    부력 액츄에이터.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 판재들은 36개이며, 그 중 12개는 일반적으로 5각형의 판재들을 포함하고, 그리고 24개는 일반적으로 6각형 판재들을 포함하는,
    부력 액츄에이터.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 몸체는 실질적으로 중공 형상이나 내부지지구조체를 포함하는,
    부력 액츄에이터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 내부지지구조체는 다수의 지지대를 포함하며, 상기 지지대는 각각 상기 판재들 중 어느 하나를 지지하는 외측끝단을 갖는,
    부력 액츄에이터.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 몸체는 12개의 5각형 판재를 구비한 36개의 판재를 포함하며, 그리고
    하나가 상기 각각의 5각형 판재를 지지하는 12개의 지지대가 있는,
    부력 액츄에이터.
  8. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 내부구조체는 중심 코어를 포함하고, 그리고
    상기 지지대는 상기 중심 코어로부터 반경방향으로 연장되는,
    부력 액츄에이터.
  9. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 각각의 지지대는 그 반경방향의 외측끝단에서 상기 각각의 판재를 규정하도록 구성되는,
    부력 액츄에이터.
  10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 판재는 상기 지지대의 끝단에서 인접한 판재들과 서로 연결되어, 상기 몸체에 일체화를 제공하는,
    부력 액츄에이터.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 내부구조체는 부력 구조체인,
    부력 액츄에이터.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 부력은, 적어도 상기 지지대 및/또는 상기 중심 코어의 적어도 일부의 구성에서 폼(foam)과 같은 부력 물질을 내장함으로써 제공되는,
    부력 액츄에이터.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 부력 액츄에이터는 내부를 개방하기 위한 수단을 더 포함하여, 상기 부력 액츄에이터가 거친 해상에 노출됨에 반응하여 이를 통해 물이 흐르도록 하는,
    부력 액츄에이터.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 부력 액츄에이터의 내부를 개방하기 위한 상기 수단은 외곽에 개구를 형성하기 위한 수단을 포함하는,
    부력 액츄에이터.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 다수의 판재들은 힌지형의 플랩들로 구성되고, 그 각각은 폐쇄 조건과 개방 조건 사이에서 피봇 운동하며,
    상기 폐쇄 조건에서 상기 플랩은 상기 판재의 평면에 위치하고 정상적으로 차지되며, 상기 개방 조건에서 상기 플랩이 상기 외곽 표면에 개구를 형성하도록 바깥 방향으로 회전하는,
    부력 액츄에이터.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 각각의 판재는 상기 폐쇄 조건과 상기 개방 조건 사이에서의 피봇 운동을 위해 서로 힌지 결합된 한 쌍의 플랩을 포함하는,
    부력 액츄에이터.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 각각의 플랩은 그 폐쇄 조건을 향하도록 바이어스되는,
    부력 액츄에이터.
  18. 제 15항 내지 제 17항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 폐쇄 조건에서 상기 각각의 플랩을 릴리싱 가능하게 유지하기 위한 릴리싱 가능 커플링이 제공되는,
    부력 액츄에이터.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 릴리싱 가능 커플링은, 기상 악조건에 반응하여 상기 플랩을 릴리싱하여 상기 폐쇄 조건으로부터 상기 개방 조건으로 운동하도록 조정됨으로써 상기 개구를 형성하는,
    부력 액츄에이터.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 릴리싱 가능 커플링은 자기 커플링(magnetic coupling)을 포함하는,
    부력 액츄에이터.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 자기 커플링은 다수의 자성체를 포함하고, 상기 자성체는 상기 각각의 플랩의 자유 모서리를 따른 위치 및/또는 인접한 판재의 상응하는 모서리를 따른 상응하는 위치에 제공되는,
    부력 액츄에이터.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 몸체는 24개의 6각형 판재를 구비한 36개의 판재를 포함하며, 그리고 상기 6각형 판재 중 적어도 일부는 2개의 세미 육각형 플랩(semi hexagonal flaps)으로 구성되는,
    부력 액츄에이터.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 각각의 6각형 판재는 2개의 세미 육각형 플랩을 포함하는,
    부력 액츄에이터.
  24. 외곽 표면 및 중공형 내부를 규정하는 몸체, 및
    부력 액츄에이터가 거친 해상에 노출됨에 반응하여 이를 통해 물이 흐르게 하여 상기 내부를 개방하기 위한 수단을 포함하는,
    부력 액츄에이터.
  25. 물 바디(body of water) 잠수용 부력 액츄에이터로서,
    상기 부력 액츄에이터는 상기 물 바디로부터 물을 받도록 조정된 중공형 내부 및 외곽 표면을 규정되는 몸체를 포함하고,
    상기 몸체는 상기 중공형 내부와 상기 주위의 물 바디 사이에서 유체 흐름을 위한 다수의 개구, 및 상기 각각의 개구를 막거나 또는 적어도 이를 통한 유체 흐름을 방해하는 닫힘부(closure)를 포함하며,
    상기 닫힘부는, 상기 중공형 내부와 상기 주위의 물 바디 사이에 부가되는 소정의 유체 압력 편차에 반응하여 상기 개구를 통한 유체 흐름이 가능하도록 상기 개구로부터 이격되어 운동하도록 조정되는,
    물 바디 잠수용 부력 액츄에이터.
  26. 물 바디 잠수용 부력 액츄에이터로서,
    상기 부력 액츄에이터는 상기 주위의 물 바디로부터 소정량의 물을 받도록 조정된 중공형 내부를 규정하는 몸체를 포함하고,
    상기 몸체는 상기 중공형 내부와 상기 물 바디 사이에서 물이 흐를 수 있는 개구, 및 상기 중공형 내부를 통한 흐름을 조절하는 유동 조절 수단을 포함하며,
    상기 유동 조절 수단은 상기 몸체를 통하는 유체 흐름을 막거나 또는 적어도 지체시키는 제1 조건 및 상기 중공형 내부를 통한 유체 흐름을 가능하게 하는 제2 조건을 갖는,
    물 바디 잠수용 부력 액츄에이터.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 몸체는 외곽 표면을 규정하고, 그리고 상기 개구는 상기 외곽 표면에 제공되는,
    물 바디 잠수용 부력 액츄에이터.
  28. 제 26항 또는 제 27항에 있어서,
    상기 유동 조절 수단은 이를 통하는 유체 흐름을 막거나 또는 적어도 방해하는 상기 각각의 개구용 닫힘부를 포함하고,
    상기 닫힘부는 이를 통한 유체 흐름이 가능하도록 상기 개구로부터 이격되게 움직이도록 조정되는,
    물 바디 잠수용 부력 액츄에이터.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 닫힘부는 폐쇄조건과 개방조건 사이에서 운동가능한 플랩으로 구성되며,
    상기 폐쇄 조건에서 상기 플랩은 상기 외곽 표면의 평면에 위치하고, 상기 개방 조건에서 상기 플랩은 상기 외곽 표면에 상기 개구를 형성하도록 바깥 방향으로 회전하는,
    물 바디 잠수용 부력 액츄에이터.
  30. 물 바디 잠수용 부력 액츄에이터로서,
    상기 부력 액츄에이터는
    외곽 표면 및 중공형 내부를 규정하는 몸체, 및
    주위의 물과 상기 중공형 내부 사이에서 유체 흐름이 가능하도록 상기 외곽 표면에 개구를 형성하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 외곽 표면은 주위의 물과 점성적으로 결합하도록 구성되는,
    물 바디 잠수용 부력 액츄에이터.
  31. 물 바디 잠수용 부력 액츄에이터로서,
    상기 부력 액츄에이터는
    외곽 표면 및 중공형 내부를 규정하는 몸체,
    상기 중공형 내부와 주위의 물 사이의 유체 흐름을 위한 다수의 개구, 및
    이를 통하는 유체 흐름을 막거나 또는 적어도 방해하는 각각의 개구용 닫힘부를 포함하며,
    상기 외곽 표면은 주위의 물과 점성적으로 결합하도록 구성되고,
    상기 닫힘부는, 상기 중공형 내부와 상기 주위의 물 사이에 부가되는 소정의 유체 압력 편차에 반응하여 이를 통한 유체 흐름이 가능하도록 상기 개구로부터 이격되어 운동하도록 조정되는,
    물 바디 잠수용 부력 액츄에이터.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 닫힘부는 폐쇄조건과 개방조건 사이에서 운동가능한 플랩으로 구성되며,
    상기 폐쇄조건에서 상기 플랩은 상기 외곽 표면의 평면에 위치하고, 상기 개방 조건에서 상기 플랩은 상기 외곽 표면에 상기 개구를 형성하도록 바깥 방향으로 회전하는,
    부력 액츄에이터.
  33. 제 1항 내지 제 32항 중 어느 하나의 항에 따른 부력 액츄에이터를 포함하는,
    파동 에너지 변환 시스템.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 부력 액츄에이터는, 에너지 변환 장치에 작동가능하게 연결되어 파동 현상을 전환하는,
    파력 에너지 변환 시스템.
  35. 첨부되는 도면을 참조하여 본 명세서에 실질적으로 기술된 바와 같은 부력 액츄에이터.
  36. 첨부되는 도면을 참조하여 본 명세서에 실질적으로 기술된 바와 같은 파력 에너지 변환 시스템.
KR1020107015242A 2007-12-17 2008-12-17 부력 액츄에이터 KR20100102650A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2007906886 2007-12-17
AU2007906886A AU2007906886A0 (en) 2007-12-17 Buoyant Actuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100102650A true KR20100102650A (ko) 2010-09-24

Family

ID=40795112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107015242A KR20100102650A (ko) 2007-12-17 2008-12-17 부력 액츄에이터

Country Status (17)

Country Link
US (1) US9103315B2 (ko)
EP (1) EP2232055B8 (ko)
JP (1) JP5475681B2 (ko)
KR (1) KR20100102650A (ko)
CN (1) CN101970855B (ko)
AP (1) AP3001A (ko)
AU (1) AU2008338244B2 (ko)
BR (1) BRPI0819527A2 (ko)
CA (1) CA2709742A1 (ko)
CL (1) CL2008003766A1 (ko)
CO (1) CO6300806A2 (ko)
IL (1) IL206427A0 (ko)
MX (1) MX2010006725A (ko)
NZ (1) NZ586634A (ko)
TW (1) TW200934954A (ko)
WO (1) WO2009076712A1 (ko)
ZA (1) ZA201004440B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210092530A (ko) * 2020-01-16 2021-07-26 (주)한정에너지 파력 발전 장치

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PE20121002A1 (es) * 2009-04-07 2012-08-01 Ceto Ip Pty Ltd Actuador boyante de liberacion de energia
KR101133671B1 (ko) * 2009-08-07 2012-04-12 한국전력공사 가동물체형 파력발전장치
WO2012021926A1 (en) 2010-08-16 2012-02-23 Ceto Ip Pty Ltd Wave energy conversion
GB201103009D0 (en) 2011-02-22 2011-04-06 Albatern Ltd Wave energy absorber
EP2783051A4 (en) * 2011-11-23 2015-07-15 Vaasaball Wind Products Oy POWER GENERATOR-BASED BASE BASED ON POWER TRANSIT, ESPECIALLY A BASE FOR A WIND POWER GENERATOR GROUP OR A MARGIN GENERATING POWER GENERATOR
WO2014153618A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Ceto Ip Pty Ltd Deployment system
GB2529210B (en) 2014-08-13 2018-01-31 Gregory Bruce Improved wave energy converter
CN106151435A (zh) * 2015-03-25 2016-11-23 吴华秀 聚能四面体
US10060408B2 (en) 2015-06-28 2018-08-28 Vassilios Vamvas Eccentrically rotating mass turbine
WO2017003273A1 (ru) * 2015-07-01 2017-01-05 Некоммерческое Акционерное Общество "Казахский Национальный Исследовательский Технический Университет Имени К.И. Сатпаева" Министерства Образования И Науки Республики Казахстан Волновая электростанция на базе параллельного манипулятора
AU2016386384A1 (en) * 2016-01-13 2018-08-30 Ingine, Inc. Wave power generation device including wire
GB202017475D0 (en) * 2020-11-04 2020-12-16 Marine Power Systems Ltd Wave energy absorber with adjustable hydrodynamic properties

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3126830A (en) * 1964-03-31 dilliner
FR2289763A1 (fr) * 1974-10-31 1976-05-28 Bertin & Cie Systeme utilisant la houle pour la production d'energie
EP0001730A1 (fr) * 1977-10-14 1979-05-02 Gabriel Ferone Installation d'exploitation de l'énergie des océans
EP0211055A1 (de) * 1985-01-18 1987-02-25 BLIESENER, Dieter Wellenenergieanlage
NO305410B1 (no) 1997-09-10 1999-05-25 Per Lyngstad B°lgekraftverk
US6768216B1 (en) 2000-05-26 2004-07-27 Ocean Power Technologies, Inc. Wave energy converters utilizing pressure differences
NO312377B1 (no) * 2001-02-09 2002-04-29 Miljoe Produkter As Anordning ved bölgekraftverk
JP2002257022A (ja) * 2001-02-14 2002-09-11 Ocean Power Technologies Inc 圧力差を利用した波エネルギー変換器
US20020154725A1 (en) * 2001-04-23 2002-10-24 Hayman W. Z. (Zack) Seafloor power station
US6768217B2 (en) 2002-02-20 2004-07-27 Ocean Power Technologies, Inc. Wave energy converter system of improved efficiency and survivability
DE10220793B4 (de) 2002-05-10 2007-04-12 Hilti Ag Drehverschwenkbarer Kommutatorschwenkschalter
GB0307827D0 (en) * 2003-04-04 2003-05-07 Ocean Power Delivery Ltd Wave power apparatus
GB0423368D0 (en) * 2004-10-21 2004-11-24 Embley Energy Ltd Floating wave energy point absorbers-tuning facilities to enable wide band response from incident waves
CN1800629A (zh) 2005-01-03 2006-07-12 宋兰芳 海洋波能发电装置
CN103498754A (zh) * 2006-11-03 2014-01-08 刻托知识产权有限公司 浮力致动器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210092530A (ko) * 2020-01-16 2021-07-26 (주)한정에너지 파력 발전 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP2232055B8 (en) 2015-11-11
JP5475681B2 (ja) 2014-04-16
BRPI0819527A2 (pt) 2015-05-26
NZ586634A (en) 2013-06-28
TW200934954A (en) 2009-08-16
CN101970855B (zh) 2014-09-03
JP2011506828A (ja) 2011-03-03
EP2232055B1 (en) 2015-08-05
AP2010005315A0 (en) 2010-08-31
CN101970855A (zh) 2011-02-09
IL206427A0 (en) 2010-12-30
EP2232055A4 (en) 2013-05-01
ZA201004440B (en) 2011-09-28
AU2008338244B2 (en) 2012-02-02
EP2232055A1 (en) 2010-09-29
AU2008338244A1 (en) 2009-06-25
AP3001A (en) 2014-10-31
MX2010006725A (es) 2010-12-15
US20120102938A1 (en) 2012-05-03
US9103315B2 (en) 2015-08-11
CL2008003766A1 (es) 2009-09-21
WO2009076712A1 (en) 2009-06-25
CA2709742A1 (en) 2009-06-25
CO6300806A2 (es) 2011-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20100102650A (ko) 부력 액츄에이터
CN108884807B (zh) 用于将波浪能转化成电能的设备以及用于将其布设在开采位置处的方法
JP5574298B2 (ja) 波作動式ポンプおよびそれを海底に接続する手段
KR101285856B1 (ko) 파력 발전 장치 및 그를 위한 지지 구조물을 포함하는 설비
US9657710B2 (en) Dynamic tuning for wave energy conversion
RU2734379C2 (ru) Устройство для отбора энергии волн
JP2011021559A (ja) エネルギー変換装置及びそれを利用した発電装置
BRPI0415344B1 (pt) Aparelho de força da onda tendo uma bóia e meio para travar a bóia em uma posição acima da superfície do oceano
WO2009076714A1 (en) Apparatus for extraction of energy from wave motion
CN114013584A (zh) 基于浮力塔概念和单点张紧系泊的深海风电基础
WO2009076713A1 (en) Reciprocating pump actuated by wave energy
KR101900389B1 (ko) 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치
JP6143709B2 (ja) 潮流発電装置
CN113950444B (zh) 海上风力发电浮体
KR102293722B1 (ko) 다중 격벽식 중공형 수중기초 구조물
AU2013203488A1 (en) Wave Energy Conversion
JPH09317630A (ja) 波の力で送水する波力ポンプ

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial